Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di dộng DS-CDMA đa phương tiện hướng gói

Chương I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DS-CDMA I. Nguyên lý trải phổ 1. Định nghĩa trải phổ Trải phổ là kĩ thuật điều chế tín hiệu với mục đích trải mức năng lượng của tín hiệu lên dải tần rộng hơn băng tần ban đầu của nó. Điều chế trải phổ có rất nhiều tính năng hấp dẫn và quan trọng là: Chống lại các nhiễu cố tình hoặc vô tình Có khả năng loại trừ hay giảm bớt ảnh hưởng của truyền sóng đa tia Có khả năng dùng chung băng tần với người sử dụng khác nhờ các đặc trưng tín hiệu giống tạp âm của nó Khó bắt trộm tín hiệu 2. Phân loại kĩ thuật trải phổ Có ba kiểu hệ thống SS (Spread Spectrum): Trải phổ chuỗi trực tiếp ( DS – Direct Sequence ) : là kĩ thuật thực hiện nhân tín hiệu nguồn với một tín hiệu giả ngẫu nhiên (giả tạp âm). Tốc độ bit của mã lớn hơn nhiều so với tốc độ bit của tín hiệu thông tin. Hình 1.1. Mật độ phổ công suất tín hiệu ban đầu Hình 1.2. Sơ đồ trải phổ trực tiếp và mật độ phổ công suất của tín hiệu sau trải phổ Nhảy tần ( FH – Frequency Hopping ) : nhảy tần số sóng mang trên một tập lớn các tần số. Mẫu nhảy tần có dạng giả ngẫu nhiên. Ở đây, tần số

pdf98 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2315 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di dộng DS-CDMA đa phương tiện hướng gói, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
nh 4.5, boû quaù trình laáy maãu vaø khoái zero-order hold neân di ñoäng coù theå nhaän bieát coâng suaát thu cuûa mình toát hôn. Ta duøng nguyeân lyù xeáp choàng. Do ñoù, ta coù theå tìm ñöôïc haøm truyeàn ñaït cho moãi ñaàu vaøo An, vaø NtnP n. Ví duï cho vaø NtnP n baèng 0 ta coù theå tính ñöôïc haøm truyeàn ñaït cuûa An. ( ) ( ) ( )ΩΩ=Ω ARHRA / (4.2) A(Ω) vaø R(Ω) laø bieán ñoåi Furier cuûa An vaø Rn. Döïa vaøo moâ hình treân ta coù: ( ) ( ) ( )Ω+Ω=Ω APR t (4.3) trong ñoù ( ) ( ) ( )Ω+Ω=Ω Ω− EePP Bjtt (4.4) vaø ( ) ( ) ( ) Djf eRHE Ω−ΩΩ−=Ω (4.5) trong ñoù Hf(Ω) laø Furier cuûa haøm truyeàn ñaït cuûa boä loïc laáy trung bình B bit. Theá vaø bieán ñoåi caùc phöông trình treân ta ñöôïc: ( ) ( )( ) DjfBj Bj RA eHe eH Ω−Ω− Ω− Ω+− −=Ω 1 1 (4.6) Theo lyù thuyeát tín hieäu vaø heä thoáng ta coù ( ) ( )( ) ( )[ 2/12sin 2sin1 −Ω− Ω ]Ω=Ω Bjf eBBH (4.7) Töông töï ta coù theå tính ñöôïc HRN(Ω) vaø HRP*(Ω) nhö sau: ( ) ( ) ( ) DjfBj Dj f RN eHe eH H Ω−Ω− Ω− Ω+− Ω−=Ω 1 (4.8) vaø ( ) ( ) DjfBjRP eHeH Ω−Ω− Ω+−=Ω 1 1 * (4.9) Ta xeùt ñeán moái töông quan cuûa Rn. Ñeå ño söï töông quan cuûa coâng suaát thu Rn ta coù haøm autocovariance (momen töï töông quan giöõa 2 ñaïi löôïng ngaãu nhieân) cuûa chuùng laø [ ] [ ] [ ] [ ]ijjijjijj RERERRERRCov −−− −=, (4.10) Vì heä thoáng laø tuyeán tính neân ta duøng nguyeân lyù xeáp choàng vaø xem Rn laø toång thu cuûa 3 thaønh phaàn ñaàu vaøo , AtnP n vaø Nn laø , vaø . Ta coù PnR AnR NnR Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 71 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi N n A n P nn RRRR ++= Vì laø haèng soá do ñoù laø xaùc ñònh vaø ñoäc laäp vôùi vaø coøn vaø thì khoâng ñoäc laäp vôùi nhau. Moät caùch giaùn tieáp roõ raøng laø haøm cuûa A * nP P nR A nR N nR A nR N nR n cuõng laø haøm cuûa Ni vôùi i ≤ n. Vôùi giaû thieát laø chuùng ñoäc laäp nhau ta coù haøm autocovariance cuûa Rn laø toång cuûa 3 autovariance thaønh phaàn, ta coù [ ] [ ] [ ] [ ]N ijNjA ijAjP ijPjiji RRCovRRCovRRCovRRCov −−−− ++= ,,,, (4.11) Töø ñoù ta coù phoå coâng suaát thu laø ( ) [ ]( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )ΩΩ+ΩΩ+ΩΩ==Ω −∆ PRPNRNARAijjR SHSHSHRRCovFS 222 *, (4.12) trong ñoù SA(Ω), SN(Ω) vaø SP(Ω) laàn löôït laø phoå coâng suaát cuûa An, Nn vaø . Vì haøm autovariance cuûa baèng 0 (vì theo ñònh lyù covarian thì covarian cuûa 2 ñaïi löôïng ngaãu nhieân ñoäc laäp thì baèng 0) neân phöông trình treân ñöôïc vieát laø: * nP * nP ( ) [ ]( ) ( ) ( ) ( ) ( )ΩΩ+ΩΩ==Ω −∆ NRNARAijjR SHSHRRCovFS 22, (4.13) Hình 4.6. BER cuûa thuaät toaùn CLPC trong heä thoáng DS-CDMA ñôn oâ qua keânh fading Rayleigh 4 . Thuaät toaùn keát hôïp (thuaät toaùn ñöôïc ñeà xuaát) Trong thuaät toaùn naøy, ñaàu tieân thuaät toaùn öôùc löôïng keânh ñöôïc söû duïng cho 32 bit ñaàu tieân trong moãi chu kyø truyeàn ( giaû söû Td = 20 Ts ) vaø sau ñoù thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng ñöôïc duøng cho 552 bit coøn laïi cuûa goùi thoaïi ñaõ ñöôïc maõ hoùa duøng leänh ñieàu khieån coâng suaát 1 bit ∆ = 1 dB vaø 2 bit vôùi ( l1, l2 Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 72 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi , d1, d2 , ∆ ) = (2, 3, -0,5 ; 0.5 ; 0,5). Giaû söû ñoä treã voøng kín m = 0. Vì keânh thay ñoåi chaäm, chæ caàn 1 giaù trò öôùc löôïng keânh caàn thieát cho 1 chu kì truyeàn cho moãi ngöôøi duøng. Noùi chung ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng coù theå ñaït toác ñoä laáy maãu nhanh hôn toác ñoä fading ña ñöôøng khoâng caàn taêng cöôøng maøo ñaàu hoài tieáp. Maët khaùc ñieàu khieån coâng suaát coù theå söû duïng thuaät toaùn ñieàu khieån ñeå ñaùnh daáu traïng thaùi fading ban ñaàu cuûa keânh neáu keânh thay ñoåi chaäm. Traïng thaùi thay ñoåi naøy khoâng ñoåi cho moät vaøi kí hieäu do ñoù öôùc löôïng fading laø caùch höõu hieäu ñeå xaùc ñònh coâng suaát phaùt cho nhöõng kí hieäu keá tieáp. ÔÛ höôùng leân, thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc ñeà xuaát söû duïng caû öôùc löôïng keânh vaø ñieàu khieån coâng suaát voøng kín. Ñoái vôùi öôùc löôïng keânh, tín hieäu doø ñöôøng töø di ñoäng truyeàn ñeán traïm goác ñeå öôùc löôïng fading höôùng xuoáng cho di ñoäng ñoù. Moãi di ñoäng truyeàn tín hieäu doø ñöôøng trong thôøi gian Tc giaây. Coâng suaát thu cuûa tín hieäu doø ñöôøng ôû traïm goác ñöôïc chuyeån veà cho di ñoäng vaø ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh coâng suaát phaùt cho nhöõng kí hieäu tieáp theo. Goïi S laø coâng suaát tín hieäu thu töø di ñoäng ôû traïm goác. Ñieàu khieån coâng suaát voøng kín so saùnh S vôùi ngöôõng dt qua vaøi kí hieäu ñeå phaùt leänh ñieàu khieån coâng suaát Ngöôõng dt ñöôïc quyeát ñònh bôûi BER cuûa noù vì SIR cuûa tín hieäu coù theå ñöôïc tính toaùn tröïc tieáp töông öùng vôùi BER. Thuaät toaùn ñieàu khieån seõ göûi leänh ñieàu khieån coâng suaát 2 bit cho löu löôïng coù ñoä nhaïy treã. Bit ñaàu tieân laø ñaàu ra cuûa boä so saùnh giöõa ñaàu vaøo S vaø dt, coøn bít thöù 2 laø giöõa S vaø d1 hoaëc d2 phuï thuoäc vaøo bit thöù 1, ôû ñaây d1< dt < d2. Keát quaû nhö sau: Neáu S< d1 coâng suaát phaùt taêng l1Δ d1≤ S≤ dt coâng suaát phaùt taêng Δ dt≤ S≤d2 giaûm coâng suaát phaùt Δ d2< S giaûm coâng suaát phaùt l2Δ d1, d2 , l1, l2 laø thoâng soá thieát keá Giaûm coâng suaát phaùt cho ngöôøi duøng coù coâng suaát phaùt treân möùc ngöôõng thì toát hôn laø taêng coâng suaát phaùt cho ngöôøi duøng coù coâng suaát döôùi möùc ngöôõng Ñoái vôùi löu löôïng khoâng coù ñoä nhaïy treã (döõ lieäu) chæ duøng 1 bit cho leänh ñieàu khieån coâng suaát. Ñoái vôùi moâi tröôøng beân trong coù toác ñoä fading chuaån hoùa fDr.TS = 10-3 (fDr laø ñoä dòch Doppler lôùn nhaát höôùng xuoáng),chu kì laáy maãu cuûa thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát laø Tp = 32 Ts . Ñeå thoâng tin hoài tieáp ñöôïc duøng, toác ñoä laáy maãu phaûi nhanh hôn toác ñoä fading cuûa keânh. Thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát cho pheùp coù ñoä treã cho nhöõng thoâng tin hoài tieáp naøy, ñöôïc ñaët laø mTp, m laø soá nguyeân. Neáu giaû söû m=0, coâng suaát phaùt cho 32 kí hieäu ban ñaàu ôû ñaàu moãi chu kì truyeàn ñöôïc quyeát ñònh bôûi thuaät toaùn öôùc löôïng keânh, sau ñoù leänh ñieàu khieån coâng suaát seõ ñöôïc phaùt theo Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 73 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng. Maøo ñaàu hoài tieáp laø 1 bit cho 16 kí hieäu ñoái vôùi thoaïi vaø hình aûnh coøn ñoái vôùi döõ lieäu laø 32 kí hieäu. Öôùc löôïng keânh phaùt leänh öôùc löôïng cöù moãi Nc kí hieäu (Nc = Tc Rc) duøng heä soá keânh ap. Toùm laïi, thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc ñeà xuaát coù hieäu quaû hôn heát trong 4 thuaät toaùn treân. Noùi chung, thuaät toaùn keát hôïp duøng ñeå öôùc löôïng keânh taïi thôøi ñieåm baét ñaàu cuûa moãi chu kyø truyeàn. Neáu khoaûng thôøi gian giöõa caùc goùi lieân tieáp taêng thì ñieàu khieån coâng suaát voøng kín keùm hieäu quaû hôn thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc ñeà xuaát. Thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát duøng öôùc löôïng keânh cho pheùp khaû thi hôn khi giaù trò σr ñoäc laäp vôùi khoaûng thôøi gian giöõa caùc goùi keá caän. Söï khaû thi naøy khoâng taêng theâm tính phöùc taïp vì öôùc löôïng keânh laø daïng ñôn giaûn hoùa cuûa ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng nhöng laïi laøm taêng theâm can nhieãu. III. Moâ hình ñieàu khieån coâng suaát môùi cho DS-CDMA ña phöông tieän 1.Moâ hình heä thoáng vaø phaân tích xaùc suaát ngaét Traûi phoå ( )tbP ii Giaûi traûi phoå r t=T ci(t) ai(t) Maõ tröïc giao Giaûi traûi phoå Keânh Suy hao voâ tuyeán ñöôøng truyeàn 2 1 iγ Che khuaát 2 1 il fading Rayleigh gi AWGN MAI n(t) Maõ tröïc giao Maõ traûi phoå ci(t) ai(t) Ñieàu cheá BPSK Giaûi ñieàu cheá BPSK ( ) τdT t∫ ⋅ 0 1 Hình 4.7. Sô ñoà khoái cuûa moâ hình heä thoáng Chuùng ta cuøng xem xeùt moâ hình ñieàu cheá vaø traûi phoå BPSK cho CDMA höôùng xuoáng vôùi baêng thoâng W. Sô ñoà heä thoáng cho ñaàu cuoái thöù i ñöôïc bieåu dieãn ôû hình 4.7. Chuùng ta giaûsöû raèng coù K ñaàu cuoái di ñoäng khaùc nhau cuøng hoaït ñoäng vôùi toác ñoä truyeàn khaùc nhau. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 74 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Ri laø toác ñoä truyeàn cuûa ñaàu cuoái thöù i. Ñaàu tieân tín hieäu ñöôïc traûi phoå bôûi maõ phaân ñoaïn ñöôøng keânh ci ñöôïc laáy töø heä soá traûi phoå tröïc giao (OVSF: Orthogonal variable spread factor), sau ñoù ñöôïc laáy maãu. Ñeå ñaëc tröng cho moâi tröôøng thöïc teá, moâ hình keânh ñeà xuaát coù aûnh höôûng cuûa suy hao ñöôøng truyeàn, hieän töôïng che khuaát vaø fading Rayleigh. AÛnh höôûng cuûa che khuaát li laø bieán ngaãu nhieân loga-chuaån. Fading Rayleigh tuøy thuoäc vaøo khu vöïc vaø ñöôïc kyù hieäu laø gi Ñoái vôùi ñaàu cuoái di ñoäng, giaû söû noù coù theå öôùc löôïng ñöôïc möùc can nhieãu vaø göûi thoâng tin naøy veà traïm goác qua keânh hoài tieáp. Tín hieäu thu r(t) cuûa ñaàu cuoái i bao goàm tín hieäu coù ích ri (t), aûnh höôûng MAI ( multi- access interference: can nhieãu ña truy nhaäp) Ii (t) vaø nhieãu neàn n(t). Do ñoù ta coù ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( )tn ttatctblgP ttatctblgP tntItrtr K ijj jjcjjjjjjjjjj ciiiiiii ii + +−−−−+ = ++= ∑ ≠= ,1 cos2 cos2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 θτωτττγ ωγ (4.14) trong ñoù Pi laø coâng suaát truyeàn ñöôïc chæ ñònh cho ñaàu cuoái di ñoäng thöù i bi(t) laø kí töï döõ lieäu cuûa ñaàu cuoái i γi ñaëc tröng cho suy hao ñöôøng truyeàn τj laø ñoä treã cuûa ñaàu cuoái j so vôùi ñaàu cuoái i Sau giaûi traûi phoå SIR thu ñöôïc cuûa ñaàu cuoái i laø ( )∑ ≠= − = K ijj jjjj I j iiiiR W i lgP Plg SIR i ,1 2 2 1 µγ γ (4.15) I jP laø toång can nhieãu bò suy giaûm bôûi ngöôøi duøng j trong quaù trình nhaän moät kí hieäu cuûa ngöôøi duøng i vaø coù daïng sau j i jI j PR R P = (4.16) Aûnh höôûng cuûa nhieãu ñöôïc boû qua trong phöông trình 1 vì noù khoâng ñaùng keå so vôùi MAI Ñaët ( )∑ ≠= −= K ijj jjjj I ji lgPY ,1 2 1 µγ Thì i iiiiR W i Y Plg SIR i 2γ= (4.17) Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 75 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Vì Yi laø haøm toång cuûa moät soá bieán ngaãu nhieân neân coù theå coi Yi nhö laø bieán ngaãu nhieân Gausian (döïa vaøo lyù thuyeát giôùi haïn trung taâm) giaù trò trung bình (kì voïng) vaø phöông sai cuûa Yi laø [ ] ∑ ≠= = K ijj I j i j eP YE ,1 2 2 2σ (4.18) [ ] ( )∑ ≠= ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= K ijj I ji jj eePYVar ,1 2 2 43 2 22 σσ (4.19) σi laø phöông sai cuûa ln li goïi ξi laø SIR yeâu caàu cuûa ñöôøng truyeàn i Töø (4.17) ta coù baát phöông trình 02 ≥− iiiiii i YPlg R W ξγ (4.20) Ñaët iiii i i PlgR Wx 2γ= vaø iii YX ξ= thì xaùc suaát ngaét ioutagep laø ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= i X i Xii outage mxQp σ (4.21) vôùi [ ] [ ]iiiX ii i X YVar YEm 22 ξσ ξ = = Xaùc suaát ngaét töùc thôøi ôû phöông trình (4.21) bò aûnh höôûng bôûi 3 yeáu toá • Ñieàu kieän keânh giöõa ñaàu cuoái i vaø traïm goác • Heä soá traûi phoå phuï thuoäc vaøo toác ñoä truyeàn • Coâng suaát truyeàn cuûa taát caû ngöôøi duøng khaùc, noù quyeát ñònh möùc can nhieãu ña truy nhaäp (MAI). Ñeå cung caáp QoS thích hôïp cho ñaàu cuoái i, heä thoáng coi 3 yeáu toá naøy laø cuøng luùc vaø hoã trôï coâng suaát truyeàn thích hôïp Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 76 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Hình 4.8. Xaùc suaát ngaét khi SF = 32, SF = 64 vaø SF = 128 khi xaùc suaát ngaét yeâu caàu laø 0.01 vaø ξ = 0.01 2. Ñieàu khieån coâng suaát 2.1 Tính toaùn Thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc ñeà xuaát chæ ñònh coâng suaát truyeàn ñeå giaûm aûnh höôûng cuûa söï suy giaûm vaø thoûa maõn yeâu caàu QoS cho moãi ñaàu cuoái. Dung löôïng λ cuûa moãi ñaàu cuoái laø λ = ( 1 - pioutage) R (4.22) R laø toác ñoä döõ lieäu cuûa ñaàu cuoái pioutage R laø khoaûng laõng phí trong quaù trình truyeàn. Do ñoù ta ñaët J ( P1, P2,P3,…..,Pk) laø haøm ta caàn xem xeùt ( ) ∑ = = K i i outageiK pRPPPJ 1 21 ,...,, (4.23) Pi laø coâng suaát truyeàn cuûa ñaàu cuoái i Haøm naøy ñaëc tröng cho toång toác ñoä laõng phí trong heä thoáng. Ñeå heä thoáng ñaït dung löôïng cao hôn thì J phaûi nhoû nhaát. Vì heä thoáng CDMA gaëp giôùi haïn laø nhieãu, toång coâng suaát truyeàn trong moãi traïm goác phaûi bò giôùi haïn ñeå khoâng gaây ra can nhieãu quaù nhieàu leân caùc oâ laân caän. Hôn nöõa coâng suaát truyeàn cho moãi ñaàu cuoái phaûi bò giôùi haïn ñeå traùnh laøm cho ñaàu cuoái quaù taûi. Vaû laïi ñeå hoã trôï ña dòch vuï Q0S ñöôïc yeâu caàu khaùc nhau cho moãi lieân keát. Do ñoù coâng suaát ñöôïc ñieàu khieån nhaèm laøm toái thieåu toác ñoä voâ ích. 3 yeáu caàu sau phaûi ñöôïc thoûa maõn khi ñieàu khieån coâng suaát: Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 77 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Toång coâng suaát truyeàn phaûi thoûa maõn: sum K i i PP ≤∑ =1 (4.24) Psum laø toång coâng suaát truyeàn cho pheùp cuûa traïm goác Coâng suaát truyeàn cuûa ñaàu cuoái thoûa maõn: maxii PP ≤ (4.25) Xaùc suaát ngaét cuûa ñaàu cuoái thoûa maõn: (4.26) iioutagep δ≤ δi laø xaùc suaát ngaét lôùn nhaát coù theå chaáp nhaän ñöôïc theo yeâu caàu dòch vuï. 2.2. Thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát Nhö ñaõ ñeà caäp töø tröôùc, ta giaû söû raèng moãi ñaàu cuoái di ñoäng coù theå öôùc löôïng ñöôïc aûnh höôûng fading vaø göûi thoâng tin ñeán traïm goác. Traïm goác thu nhaän thoâng tin naøy vaø tieân ñoaùn aûnh höôûng fading coù theå xaûy ra cho chu kì truyeàn keá tieáp. Ñaàu cuoái di ñoäng cuõng göûi thoâng tin veà SIR cuûa khung hieän taïi cho traïm goác. Caû 2 yeáu toá naøy traïm goác thu nhaän vaø quyeát ñònh möùc coâng suaát truyeàn cho khung tieáp theo. Thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc moâ taû trong h4.9. Ñaàu tieân ta xem xeùt aûnh höôûng cuûa ñieàu kieän keânh leân moãi ñaàu cuoái ñeå quyeát ñònh xem traïm goác coù cho pheùp noù truyeàn hay khoâng. Vì taøi nguyeân cuûa traïm goác bò chia seû vaø coù giôùi haïn, chuùng ta seõ chæ ñònh taøi nguyeân coù hieäu quaû nhaát. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 78 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Sai Ñuùng Ñuùng Sai Ñuùng Sai Keânh hoài tieáp Traïm goác Quyeát ñònh kích hoaït lieân keát naøo Tính toaùn coâng suaát phaùt cho moãi lieân keát Kieåm tra muïc tieâu yeâu caàu Lôùn hôn toång coâng suaát phaùt max Lôùn hôn coâng suaát phaùt Hoaøn taát vieäc löïa choïn coâng suaát phaùt Göûi Thoâng tin töø moãi lieân keát Hình 4.9. Sô ñoà khoái cuûa thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát Trong moät soá tröôøng hôïp, ñieàu kieän keânh quaù xaáu ñeå truyeàn tín hieäu ñaëc bieät khi ñaàu cuoái di ñoäng gaëp fading naëng. Keát quaû laø coâng suaát truyeàn yeâu caàu ñeå vöôït qua aûnh höôûng cuûa keânh nhieãu laø quaù lôùn. Tuy nhieân trong 1 soá tröôøng hôïp, coâng suaát ñöôïc chæ ñònh laø raát lôùn nhöng vaãn khoâng theå cho tín hieäu ñi qua do ñoù chæ laøm hao phí coâng suaát maø thoâi. Ñeå khoâng toån hao nhieàu coâng suaát cho nhöõng tröôøng hôïp nhö vaäy, traïm goác kieåm tra aûnh höôûng cuûa fading leân moãi ñaàu cuoái di ñoäng khi môùi baét ñaàu voøng ñieàu khieån coâng suaát. Neáu aûnh höôûng cuûa fading leân ñaàu cuoái di ñoäng lôùn hôn ngöôõng xaùc ñònh tröôùc, τ, traïm goác seõ coi ñaàu cuoái di ñoäng ñoù rôi vaøo tröôøng hôïp bò fading naëng vaø khoâng cho pheùp noù truy nhaäp. Keá tieáp traïm goác seõ kieåm tra lieäu ñaàu cuoái di ñoäng coù chuyeån giao qua oâ keá tieáp hay khoâng. Sau khi chuyeån giao, traïm goác taùi söû duïng laïi taøi nguyeân. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 79 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Trong tröôøng hôïp ñaàu cuoái di ñoäng naèm ôû bieân giöõa 2 oâ ta coi nhö noù seõ chuyeån giao qua oâ keá tieáp ôû chu kì truyeàn tieáp theo. Sau khi so saùnh aûnh höôûng fading leân ñaàu cuoái di ñoäng vôùi ngöôõng τ vaø quyeát ñònh ñaàu cuoái di ñoäng naøo seõ ñöôïc phuïc vuï ôû chu kì keá tieáp, traïm goác seõ ñieàu chænh möùc coâng suaát cho moãi ñaàu cuoái di ñoäng cho ñeán khi thoûa maõn nhu caàu Q0S cuûa moãi ñaàu cuoái di ñoäng. Phöông phaùp Newton-Raphson ñöôïc duøng ñeå quyeát ñònh giaûi phaùp toái öu. Thuaät toaùn naøy ñöôïc moâ taû nhö sau: Böôùc 1: Traïm goác phaân loaïi Q0S yeâu caàu cuûa moãi ñaàu cuoái di ñoäng coù ñöôïc chaáp nhaän hay khoâng? Döïa vaøo xaùc suaát ngaét töùc thôøi ôû (4.21) vaø yeâu caàu ôû (4.26) ta coù ii X i XiiiiR W i outage mPlg Qp i δσ γ ≤⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= 2 (4.27) Laáy nghòch ñaûo Q hai veá ta ñöôïc: ( )ii X i XiiiiR W Q mPlg i δσ γ 12 −≥− (4.28) Ñaët ( )ii Q δα 1−= Vaø ( ) iXiiXiiii i Ki mPlgR WPPPF σαγ −−= 221 ,...,, theå hieän coâng suaát truyeàn ñöôïc chæ ñònh cho ñaàu cuoái i thoûa maõn yeâu caàu xaùc suaát ngaét töùc thôøi. Ñaëc bieät hôn noù theå hieän khoaûng caùch giöõa Q ( )⋅iF 0S ban ñaàu cuûa ñaàu cuoái vôùi Q0S yeâu caàu. Neáu ( )⋅iF < 0 thì coâng suaát truyeàn chæ ñònh cho ñaàu cuoái i khoâng thoûa maõn yeâu caàu Q0S. Böôùc 2 : Traïm goác ñieàu chænh lieân tuïc coâng suaát cho moãi traïm di ñoäng baèng caùch duøng phöông phaùp Newton-Raphson Phöông phaùp Newton-Raphson coù thuaät toaùn ñöôïc laëp ñi laëp laïi ñeå xaùc ñònh giaù trò haøm phi tuyeán cuûa heä thoáng. Haøm phi tuyeán cuûa heä thoáng kí hieäu laø G1, G2,…,Gn chöùa bieán x1, x2,…,xn. Ta phaûi tìm [ ]Tnxxxx ,...,, 21= ñeå Gi(x) = 0 Goïi xk laø nghieäm cuûa k laàn laëp laïi thì ngieäm cuûa k+1 laàn laëp laïi laø: ( ) ( )kkkk xGxJxx 11 −+ −= (4.29) trong ñoù ( ) ( ) ( ) ( )[ ]Tknkkk xGxGxGxG ,...,, 21= vaø J(xk) laø ma traän Jacobian cuûa xk. Söï laëp laïi seõ ñöôïc hoäi tuï ñeán giaù trò toái öu. Vaán ñeà laø tìm Pi , 1 ≤ i ≤ K, ñeå Fi = 0 cho moãi ñaàu cuoái. Ñaët pn laø vector coät chæ coâng suaát truyeàn thöïc nghieäm ôû laàn laëp thöù n, [ ]TnKnnn pppp ,...,, 21= bn laø vector coät, [ ]TnKnnn bbbb ,...,, 21= ( )nKnnini pppFb ,...,, 21−= Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 80 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Jn laø ma traän Jacobi KxK vôùi ( ) n jj j Kin ij ppp pppFJ =∂ ∂= ,...,, 21 Döïa vaøo phöông phaùp Newton-Raphson ta coù: nnnn bJpp 11 )( −+ += (4.30) Vôùi moãi laàn laëp laïi, vector pn+1 trôû neân gaàn vôùi nghieäm hoäi tuï hôn. Tuy nhieân keát quaû thöïc nghieäm cho thaáy toác ñoä hoäi tuï raát chaäm. Ñeå taêng toác ñoä hoäi tuï, ta duøng heä soá taêng cöôøng vi cho moãi ñaàu cuoái thöù i vaø duøng soá laàn laëp laïi sau ( )( ) nnKnn bJvvvdiagpp 1211 ,...,, −+ += (4.31) trong ñoù vi = ri.yi ri laø khoaûng cach giöõa ñaàu cuoái i vaø traïm goác kii lgy 2= vi phaûn aùnh aûnh höôûng cuûa suy hao ñöôøng truyeàn vaø fading. vi caøng lôùn nghóa laø ñöôøng truyeàn thöù i ñoøi hoûi coâng suaát caøng lôùn ñeå vöôït qua ñieàu kieän keânh toài teä. Do ñoù qua heä soá vi , cho pheùp ñöôøng truyeàn ôû ñieàu kieän keânh toài teä coù theå ñaït ñöôïc giaù trò hoäi tuï cuoái cuøng cuûa noù nhanh hôn phöông phaùp ban ñaàu. Maët khaùc, ñoái vôùi nhöõng ñöôøng truyeàn coù vi nhoû, phöông phaùp seõ tìm giaûi phaùp chính xaùc hôn, noù ñöa ra toác ñoä hoäi tuï töông öùng vôùi ñieàu kieän keânh. Ta thöû xem giaûi phaùp hoäi tuï naøy coù thoûa maõn 3 yeâu caàu nhö ôû phaàn 2.1. hay khoâng. Khi coâng suaát truyeàn cuûa ñaàu cuoái lôùn hôn coâng suaát truyeàn lôùn nhaát cho pheùp, traïm goác seõ ngaên chaën khoâng cho truyeàn vaø löïa choïn laïi coâng suaát truyeàn cho caùc ñaàu cuoái coøn laïi. Cuõng vaäy traïm goác kieåm tra xem toång coâng suaát truyeàn coù nhoû hôn toång coâng suaát truyeàn lôùn nhaát hay khoâng. Neáu noù vöôït qua toång coâng suaát truyeàn lôùn nhaát, traïm goác tìm ñaàu cuoái coù coâng suaát truyeàn lôùn nhaát, ngaên chaën noù vaø söû duïng thuû tuïc löïa choïn coâng suaát khaùc. Quaù trình tieáp tuïc cho ñeán khi taát caû moïi yeâu caàu ñöôïc thoûa maõn. Yeâu caàu goïi Sai Ñuùng cuoäc goïi ñöôïc Fadin g naëng Maõ OVSF Hình 4.10. Sô ñoà thuaät toaùn xöû lyù cuoäc goïi Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 81 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Hình 4.11. So saùnh toác ñoä hoäi tuï giöõa phöông phaùp caûi tieán vaø ban ñaàu cuûa Newton-Raphson khi cho yeâu caàu ngaét laø 0.0001 vaø ξ = 0.1 Hình 4.12. So saùnh giaûi phaùp hoäi tuï giöõa phöông phaùp caûi tieán vaø ban ñaàu cuûa Newton-Raphson khi cho yeâu caàu ngaét laø 0.0001 vaø ξ = 0.1 Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 82 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi IV. Toái öu caùc thoâng soá ñieàu khieån coâng suaát cuûa heä thoáng maïng di ñoäng DS- CDMA 1. Giôùi thieäu Moâ hình ñieàu khieån coâng suaát voøng môû (Open_ Loop Power control : OLPC ) coù theå ñieàu chænh cuøng möùc coâng suaát thu cuûa taát caû di ñoäng. Noù coù theå cho pheùp choáng laïi söï thay ñoåi suy hao ñöôøng truyeàn vaø aûnh höôûng cuûa hieän töôïng che khuaát nhöng noù khoâng hieäu quaû trong vieäc choáng laïi fading ña ñöôøng vì noù phaûi ñieàu khieån coâng suaát nhanh höôùng leân, ñieàu naøy khoâng töông quan vôùi ñöôøng xuoáng. Vì vaäy moâ hình ñieàu khieån coâng suaát voøng kín ( CLPC ) ñöôïc chuùng ta taäp trung xem xeùt vaø nghieân cöùu. Chuùng ta taäp trung vaøo hieäu suaát CLPC phuï thuoäc caùc thoâng soá sau : • Taàn soá PC PC T f 1= BS göûi leänh ñieàu khieån coâng suaát cho MT( Mobile Terminal ). • Soá bit B cuûa leänh ñieàu khieån • Coâng suaát maø MT duøng ñeå xaùc ñònh löôïng töû hoùa coâng suaát • Kích thöôùc töøng böôùc löôïng töû coâng suaát q ( vd : söï sai khaùc trong 2 möùc coâng suaát lieân tieáp ) • Ñoä treã voøng laëp D laø toång cuûa o Ñoä treã truyeàn höôùng leân Dup o Ñoä treã do quaù trình ño coâng suaát ôû BS DM o Ñoä treã do quaù trình höôùng xuoáng Ddown o Thôøi gian truyeàn keänh ñieåu khieån höôùng xuoáng Dt • Ñaëc tính cuûa leänh di ñoäng voâ tuyeán (vd phoå Doppher ( taàn soá Doppher lôùn nhaát fD) vaø maät ñoä ña ñöôøng ( L laø soá ñöôøng giaûi quyeát laïi moãi maùy thu RAKE taïi BS) Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 83 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi 2. Moâ hình heä thoáng P R + - + Ed E - Transmission/ Channel/ Measurement τ q , B Zero order hold P0 Hình 4.13. Sô ñoà moâ hình heä thoáng Moâ hình CLPC loga tuyeán tính trong hình 4.12 vaø 4.13 . Thoâng thöôøng, moâ hình ñieàu khieån coâng suaát döïa vaøo ñoä maïnh thu ñöôïc ôû traïm doác (BS). Ñaây laø moâ hình rôøi raïc theo thôøi gian vôùi chu kyø laáy maãu baèng vôùi chu kyø kí hieäu TS Ñaët τ = TPC / TS : soá nguyeân khoâng ñoåi. BS so saùnh coâng suaát tín hieäu thu ñaõ öôùc löôïng R vôùi möùc ñích P0 vaø thöïc hieän löôïng töû hoùa B_bit . Quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän cho moïi kí hieäu . Vôùi muïc ñích ñôn giaûn hoùa, chuùng ta chuaån hoùa moïi möùc coâng suaát ñeán PO . Do ñoù coâng suaát ñöôïc xem nhö ñaïi löôïng khoâng kích thöôùc. Neáu möùc coâng suaát ñöôïc chuaån hoùa thì P0 = 0 dB , möùc coâng suaát ñích P0 ñöôïc boû qua trong phaân tích Trong phaàn naøy, ta ñeà caäp ñeán boä löôïng töû B_bit (mh, mh+1] ( ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ ∞+ −− ∞− = −− qhm Bh 11 22 ) h=1 h=2, 3, …, 2B h=2B+1 Möùc löôïng töû tính theo ñeâciben ph = ( h - 2B-1 - 2-1) q h= 1, 2, ......, 2B q: laø kích thöôùc töøng böôùc löôïng töû hoùa. Boä löôïng töû naøy toái öu cho tín hieäu, ñöôïc phaân boá vôùi soá möùc löôïng töû chaün. Coâng suaát ñöôïc ño taïi BS ôû xa laø ñoàng daïng vôùi daïng phaân boá ôû BS gaàn. B thaáp thì CLPC ñaït hieäu suaát toát. Khoái Zero order hold thöïc hieän laáy maãu heä thaäp phaân ñeå leänh ñieàu khieån coâng suaát Ed ñöôïc göûi ñeán di ñoäng trong moãi maãu τ. Di ñoäng thieát laäp coâng suaát Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 84 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi truyeàn P baèng caùch tröø ñaïi löôïng söûa ñoåi coâng suaát Ed vôùi coâng suaát phaùt ôû khoaûng τ tröôùc noù. Khoái transmission/ channel/ measurement ñeám kí töï truyeàn, keânh voâ tuyeán ña ñöôøng vaø thuû tuïc ño coâng suaát ôû traïm goác. Ta giaû söû tín hieäu baêng cô sôû coù daïng xung vuoâng, bieân ñoä xung laø P , kí hieäu thoâng tin ôû khoaûng lTs laø Al. Giaû söû tín hieäu ñöôïc ñieàu cheá pha hoaøn haûo thì |Al| = 1 thì moâi tröôøng truyeàn ña ñöôøng ñöôïc moâ hình hoùa baèng vieäc sao cheùp L laàn tín hieäu cuûa ñaàu cuoái di ñoäng vaø nhaân moãi baûn sao thöù i vôùi thaønh phaàn fading phöùc αi coù phaân boá Rayleigh. Moãi thaønh phaàn fading ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng: iii jYX +=α i = 1, . . . , L Xi vaø Yi laø quaù trình ngaãu nhieân coù phaân boá Gaussian vôùi giaù trò trung bình baèng 0 vaø phöông sai laø Ωi / 2 Goïi ri laø ñöôøng bao cuûa phaân boá ña ñöôøng 22 iii jYXr += , caùc bieán ri vôùi i = 1,…,L laø ñoäc laäp nhau. Giaû söû caùc ñöôøng truyeàn coù ñoä daøi baèng nhau neân Ωi = Ω. Trong moâi tröôøng nhö vaäy thì Ω=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡∑ = LE L i i 1 2α Neáu chuùng ta coi heä thoáng khoâng coù suy hao, tín hieäu fading ña ñöôøng coù giaù trò trung bình laø 0 thì Ω = 1/L. Trong moâ hình keânh voâ tuyeán, Xi vaø Yi laø 2 quaù trình Gaussian coù phoå coâng suaát laø: ( ) 2/12 1 2 1 − ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛−= D p f f L fS (4.32) trong ñoù fD = vf0/c vôùi fD laø ñoä dòch taàn soá Doppler lôùn nhaát, v laø toác ñoä cuûa maùy di ñoäng, c laø vaän toác aùnh saùng vaø f0 laø taàn soá soùng mang. Nhö ñaõ ñeà caäp töø tröôùc, moãi thaønh phaàn fading αi ñöôïc boä loïc phaùt moät nhieãu Gaussian phöùc coù giaù trò trung bình baèng 0 vaø phöông sai baèng 1 qua boä loïc Doppler soá vôùi haøm truyeàn ñaït. Ñeå tính toaùn nhieãu heä thoáng vaø can nhieãu gaây ra töø caùc di ñoäng khaùc, nhieãu Gaussian phöùc Ii ñöôïc coäng vaøo thaønh phaàn ña ñöôøng. Can nhieãu Ii ñöôïc coi laø nhieãu Gaussian coù phöông sai laø haèng soá. Ta seõ tính phöông sai cuûa Ii ñöôïc kí hieäu laø 2 iI σ . Vì chuùng ta xem xeùt heä thoáng laáy maãu ôû toác ñoä kí hieäu, quaù trình traûi phoå vaø giaûi traûi phoå khoâng ñöôïc minh hoïa ôû hình 4.14a. Do ñoù, Ii ñaëc tröng cho söï phaân phoái nhieãu taïi ñaàu ra cuûa boä loïc phoái hôïp (giaûi traûi phoå). Nhö ñaõ chæ ra treân hình 4.14a, Ii cuõng laø haøm phaân phoái nhieãu ôû ñaàu vaøo cuûa boä gheùp tæ leä lôùn nhaát. Bieán quyeát ñònh (Decision Variale) DV(l) ôû ñaàu vaøo cuûa boä taùch soùng (ñöôïc tính ôû khoaûng thôøi gian thöù l) laø ( ) ( ) ( ) ( )[ ]lIAlllDV iliL i i += ∑ = αα * 1 (4.33) Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 85 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Giaù trò trung bình cuûa bình phöông ñöôøng bao cuûa haøm phaân phoái tín hieäu (ôû phöông trình treân) chia cho phöông sai cuûa thaønh phaàn can nhieãu cho ta tæ soá giöõa naêng löôïng tín hieäu treân nhieãu vaø maät ñoä phoå coâng suaát trong khoaûng l laø: ( ) ( ) ( ) ( ) 2 1 2 1 22 2 1 2 i i I L i i L i iI L i i s l l l l σ α ασ α γ ∑ ∑ ∑ = = = = ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ = (4.34) Laáy trung bình phöông trình treân trong khoaûng l vaø coi ( ) 1 1 2 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡∑ = L i i lE α ta coù 2 1 iI s σγ = (4.35) Do ñoù tính tröïc tieáp töø phöông trình (4.35) ta coù 12 −= sIi γσ Trong quaù trình ño coâng suaát taïi traïm goác, ta xem xeùt moâ hình ôû hình 4.14a. Moãi thaønh phaàn ña ñöôøng ñöôïc nhaân vôùi (laø lieân hôïp phöùc cuûa kí hieäu truyeàn) ñöôïc phaùt töø boä taùch soùng, giaû söû khoâng coù loãi. ñöôïc hoài tieáp veà boä nhaân ñeå laøm cho tín hieäu thu ñoäc laäp vôùi kí hieäu truyeàn vaø thích hôïp cho vieäc ño coâng suaát. Moãi keát quaû cuûa thaønh phaàn ña ñöôøng ñöôïc laáy trung bình trong τ maãu (ôû khoái Avg : khoái laáy trung bình) nhaèm laøm baèng phaúng söï dao ñoäng cuûa can nhieãu laãn taïp aâm. Bình phöông ñöôøng bao tín hieäu ra ñeå ñaït ñöôïc giaù trò toång coâng suaát ña ñöôøng ôû traïm goác. * lA * lA Al * lA I1 P α1 I2 α2 IL αL Ñöôøng truyeàn Moâ hình keânh Z(1)+N(1) R Z(2)+N(2) Z(L)+N(L) Thöïc hieän ño coâng suaát 2⋅ 1010 P Avg Avg Avg 2⋅ 2⋅ ∑ Boä gheùp tæ soá toái öu Boä taùch soùng ( )lλ10log10 Ña ñöôøng Hình 4.14a. Moâ hình truyeàn, keânh vaø ño coâng suaát Laø khoái laáy trung Avg 86Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi P S R Λ η δ Hình 4.14b. Moâ hình truyeàn, keânh vaø ño coâng suaát ñôn giaûn hoùa 3. Toái öu kích thöôùc böôùc löôïng töû cho leänh ñieàu khieån coâng suaát Ñeå tính toaùn toái öu kích thöôùc böôùc löôïng töû q, ta xem xeùt moâ hình ñaõ ñöôïc ñôn giaûn hoùa 4.14b vôùi giaû söû boä loïc laáy trung bình coù ñoä treã DM = δTs . Coâng suaát R ño ñöôïc ôû traïm goác trong khoaûng lTs (l laø soá nguyeân) laø: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )lllPllSlR ηδδηδ +−Λ+−=+−= [dB] (4.36) S(l) vaø P(l) laø coâng suaát thu vaø phaùt trong khoaûng lTs vaø Λ(l) laø thaønh phaàn ña ñöôøng chung ( ) ( ){ }ll λ10log10=Λ (4.37) ( ) ( ) ( )∑∑ == == L i si L i i lTlrl 1 2 1 2 αλ (4.38) η(l) ñaëc tröng cho coâng suaát loãi ño ñöôïc ôû traïm goác. Leänh ñieàu khieån coâng suaát E ñöôïc thöïc hieän baèng caùch laáy löôïng töû möùc coâng suaát ño (hình 4.12). Ñaët ε(l) laø söï sai khaùc giöõa leänh ñieàu khieån coâng suaát vaø coâng suaát thu thöïc neân ( ) ( ) ( )δε −−= lSlEl . Thaønh phaàn naøy laø öôùc löôïng loãi chung, noù phuï thuoäc vaøo loãi ño coâng suaát η vaø loãi löôïng töû. Leänh ñieàu khieån coâng suaát coù theå ñöôïc vieát nhö sau: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )lllPllSlE εδδεδ +−Λ+−=+−= (4.39) Leänh ñieàu khieån coâng suaát Ed(l) thöïc ñöôïc göûi cho di ñoäng baèng vôùi E(l) trong khoaûng lTs = kTPC = kTsτ vôùi k=1, 2, …, do ñoù ta coù ( ) ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ×⎥⎦ ⎥⎢⎣ ⎢= ττ lElEd (4.40) Kí hieäu ⎣ ⎦⋅ laø toaùn töû laøm troøn ñeán soá nguyeân nhoû nhaát vaø gaàn nhaát Coâng suaát truyeàn trong khoaûng lTs , P(l) ñöôïc tính theo Ed(l) vaø coâng suaát truyeàn tröôùc ñoù (xem hình 4.13) ( ) ( ) ( )lElPlP d−−= τ (4.41) Tính tröïc tieáp töø coâng thöùc (4.41) vaø (4.36) ta coù ( ) ( ) ( ) ( )δδδτδ −Λ+−−−−=− llElPlS d [dB] (4.42) Chuùng ta ñeà caäp ñeán coâng suaát thu ( )δ−lS trong khoaûng lTs = kTPC ví duï l = kτ . Vì δ < τ töø coâng thöùc (4.40) ta coù ( ) ( )[ ]τδτ 1−=− kEkEd do ñoù Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 87 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi ( ) ( )[ ] ( )[ ] ( )δττδτδτ −Λ+−−−−=− kkEkPkS 11 (4.43) Thay phöông trình (4.39) vaøo (4.42) ta ñöôïc ( ) ( ) ( )[ ] ( )[ ]τεδτδτδτ 11 −−−−Λ−−Λ=− kkkkS (4.44) Ñaët ( ) ( ) ( )τ−Λ−Λ= lllX ta vieát laïi phöông trình treân nhö sau: ( ) ( ) ( )[ ]τεδτδτ 1−−−=− kkXkS (4.45) Goïi ( )Lvxf X , laø haøm maät ñoä xaùc suaát (probability density function: PDF) cuûa X khi toác ñoä di ñoäng laø v vaø soá ñöôøng truyeàn laø L vaø ( ) ( )δτ −= kSkY laø quaù trình ngaãu nhieân khi laáy maãu coâng suaát thu tính baèng dB trong khoaûng ( ) PCTk δτ − . Khi P0 = 0 dB thì Y(k) truøng vôùi haøm ñieàu khieån coâng suaát loãi. ( ) ( ) ( )δτδτ −=−−=∆ kSPkSkY 0 (4.46) Giaû söû Y laø quaù trình döøng vaø loãi öôùc löôïng chung ( )[ ]τε 1−k laø ñoäc laäp cuûa ( )δτ −kX thì PDF cuûa quaù trình Y theo v vaø q tính theo (4.45) laø ( ) ( ) ( ϕγϕϕγ ε dbLqvyfLvfBLqvyf sXsY ,,,,,,,,, +×= ∫∞ ∞− ) (4.47) fε laø haøm PDF cuûa loãi öôùc löôïng chung ε. Haøm PDF cuûa Y ôû böôùc thöù i ( ) ( ) ( ) ( ) ( ϕγϕϕγ ε dBLqvyfLvfBLqvyf siXsiY ,,,,,,,,, +×= ∫∞ ∞− ) (4.48) Thuû tuïc treân ñöôïc laëp laïi cho ñeán khi ñaït ñöôïc söï hoäi tuï, pheùp ñeä quy döøng ôû böôùc thöù n khi keát quaû tích phaân ( ) ( )( ) ( )( )221 nYnYnY fff −− nhoû hôn giaù trò ngöôõng danh ñònh ξ = 10-3. Ta giaû söû toác ñoä cuûa ñaàu cuoái di ñoäng naèm trong khoaûng vmin vaø vmax vaø ñaët fv(v) laø haøm PDF cuûa toác ñoä. Do ñoù haøm PDF cuûa Y, fY, phuï thuoäc vaøo v coù theå ñöôïc tính nhö sau: ( ) ( ) ( )dvvfBLqvyfBLqyf vsYsY ∫∞ ∞− = γγ ,,,,,,, (4.49) Ñoä leäch chuaån cuûa Y laø haøm cuûa q, L, B vaø γs ñöôïc tính nhö sau: ( ) ( ) ( )∫ ∫∞ ∞− ∞ ∞− ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡−= 2 2 ,,,,,,,,, dyBLqyyfdyBLqyfyBLq sYsYsY γγγσ (4.50) Kích thöôùc böôùc löôïng töû toái öu, qopt(B, L, γs), laø giaù trò q laøm cho phöông trình treân nhoû nhaát khi B, L, γs cho tröôùc. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 88 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi L B qopt[dB] σY(qopt)(phaântích) σY(qopt)(moâphoûng) σS(qopt)(moâphoûng) 2 1 3.75 2.24 2.2 2.23 2 2 2.25 1.88 1.76 1.82 2 3 1.5 1.78 1.63 1.7 2 4 1 1.72 1.6 3 1 2.75 1.74 1.75 1.77 3 2 1.75 1.43 1.41 1.46 3 3 1 1.36 1.3 1.35 3 4 0.75 1.33 1.26 1.32 4 1 2.5 1.45 1.45 1.47 4 2 1.25 1.21 1.19 1.22 4 3 0.75 1.15 1.1 1.13 4 4 0.5 1.14 1.07 1.11 Baûng 4.3. Giaù trò q toái öu khi phaân tích vaø so saùnh σY nhoû nhaát giöõa lyù thuyeát vaø moâ phoûng khi cho γs = 7 dB Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 89 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi V. Ñieàu khieån coâng suaát höôùng xuoáng 1. Moâ hình heä thoáng DS-CDMA höôùng xuoáng w0(t+kT) G0(k) . z(t) w 1(t+kT) . G1(k) d(t) r(t) . wN-1(t+kT) GN-1(k) a(t) i=0,1,…,L-1 chuoãi Traûi phoå phöùc bit wN(t+kT) GN(k) Keânh hoài tieáp Giaûi traûi phoå a*(t-τ0) wN*(t-kT-τ0) r0d(k) r0d(t) N g (k) r(t) . . . bit ñaõ a*(t-τ0) . wN*(t-kT-τ0) . giaûi maõ rL-1d(t) r L-1d(k) . . . w0*(t-kT-τ0) w0*(t-kT-τL-1) . . . r0p(t) rL-1p(t) ( )kh *0ˆ ( )khL* 1ˆ − gN(k) Keânh hoa tieâu chung Ñieàu khieån keânh chung vaø döõ lieäu ngöôøi duøng Maõ hoùa/Gheùp xen Cheøn bit ñieàu khieån rieâng bieät Ñieàu cheá QPSK + Keânh Fading {hi (t)} Can nhieãu lieân oâ Phaùt leänh ñieàu khieån coâng suaát So saùnh vôùi SIR ngöôõng Öôùc löôïng SIR Treã Loaïi boû bit ñieàu khieån rieâng bieät vaø giaûi gheùp I/Q Gheùp kí töï ñieàu khieån Giaûi gheùp xen/Giaûi maõ ( )∫ 0 dt+++ 01 τTkkT τ ( ) − − ++ + 11 LTk kT dt τ∫ 1Lτ Öôùc löôïng keânh Hình 4.15. Sô ñoà khoái heä thoáng coù ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng trong heä thoáng di ñoäng DS-CDMA höôùng xuoáng Hình treân minh hoïa ñöôøng xuoáng cuûa heä thoáng DS-CDMA vôùi ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng. Traïm goác phaùt N+1 tín hieäu keânh lieân oâ song song bao goàm tín hieäu CPICH (tín hieäu keânh hoa tieâu chung), tín hieäu ñieàu khieån keânh chung vaø keânh tín hieäu ngöôøi duøng. Chuùng ta taäp trung vaøo keânh döõ lieäu thöù N nhö heä thoáng ñaõ moâ taû treân sô ñoà. Chuoãi bit thoâng tin ñaàu tieân ñöôïc maõ hoùa keânh bôûi boä maõ hoùa pheùp nhaân chaäp hoaëc turbo, sau ñoù ñöôïc gheùp vôùi caùc bit ñieàu khieån rieâng bieät, ñöôïc ñieàu cheá QPSK (ñieàu cheá caàu phöông), ñöôïc nhaân vôùi haøm tröïc giao Walsh, wN(t-kT), Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 90 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi vaø ñöôïc ñieàu khieån coâng suaát bôûi ñoä lôïi keânh thöù N, GN(k), trong khoaûng thôøi gian t lieân tuïc cho k kí hieäu döõ lieäu lieân tuïc vaø chu kì kí hieäu laø T. Heä soá ñoä lôïi keânh, GN(k), ñöôïc ñieàu chænh trong moãi khe thôøi gian theo leänh ñieàu khieån coâng suaát truyeàn ñöôïc truyeàn qua keânh hoài tieáp höôùng leân. Cuoái cuøng, keânh döõ lieäu ngöôøi duøng thöù N ñöôïc gheùp chung vôùi caùc keânh döõ lieäu khaùc, sau ñoù ñöôïc traûi phoå bôûi chuoãi giaû taïp aâm (PN) phöùc, a(t), cho moãi oâ xaùc ñònh vaø ñöôïc phaùt ñi. Tín hieäu phaùt d(t) ñeán maùy di ñoäng (MS) thöù N bò aûnh höôûng bôûi keânh fading ña ñöôøng ( ){ 1,...,1,0: }−= Likhi vaø can nhieãu giöõa caùc oâ laân caän z(t). Tín hieäu thu r(t) ñöôïc giaûi traûi phoå baèng caùch nhaân vôùi chuoãi PN coù ñoä treã truyeàn laø τi, a(t-τi), sau ñoù ñöôïc giaûi tröïc giao. Tín hieäu CPICH cuõng ñöôïc giaûi traûi phoå vaø giaûi tröïc giao ñeå ñöa ñeán boä öôùc löôïng keânh. Giaûi traûi phoå tín hieäu hoa tieâu chung cuûa nhaùnh thöù i laø boä loïc thoâng thaáp ñeå taïo ra heä soá öôùc löôïng keânh thöù i ( )tr pi ( )khiˆ . Trong khi ñoù giaûi traûi phoå tín hieäu döõ lieäu ngöôøi duøng thöù i ( )tr di ñöôïc tích hôïp trong khoaûng chu kì kí hieäu T ñeå taïo ra kí hieäu döõ lieäu , kí hieäu döõ lieäu ( )kr di ( )kr di naøy seõ ñöôïc nhaân vôùi löôïng lieân hieäp cuûa heä soá öôùc löôïng keânh ( )khi*ˆ vaø ñöôïc gheùp vôùi nhöõng kí hieäu cuûa nhaùnh khaùc. Sau ñoù, baèng caùch söû duïng caùc kí töï ñieàu khieån coâng suaát rieâng bieät maø MS seõ öôùc löôïng SIR cuûa khe vaø so saùnh vôùi giaù trò SIR ngöôõng. Neáu SIR vöôït quaù giaù trò ngöôõng, leänh “power-down” (giaûm coâng suaát) seõ ñöôïc phaùt qua keânh hoài tieáp ñeå giaûm heä soá truyeàn GN(k) cuûa ngöôøi duøng thöù N ôû traïm goác cuûa khe keá tieáp. Ngöôïc laïi leänh “power-up” (taêng coâng suaát) seõ ñöôïc phaùt ñeå taêng GN(k). Maët khaùc, tín hieäu döõ lieäu ngöôøi duøng seõ ñöôïc taùch qua boä loaïi boû bit ñieàu khieån rieâng bieät vaø giaûi gheùp I/Q. Sau ñoù ñöôïc giaûi gheùp xen. Cuoái cuøng ñöôïc giaûi maõ bôûi boä giaûi maõ Viterbi hoaëc Turbo ñeå thu ñöôïc chuoãi bit ñaõ giaûi maõ. 2. Giaûi maõ toái öu höôùng xuoáng Ñeå thaûo luaän veà vieäc toái öu giaûi maõ, ta xem xeùt tín hieäu thu ñöôïc töø moâ hình treân laø ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )tztakTtwkhkGbkstr iininnK k N n L i n +−−−= ∑∑∑− = = − = ττ;1 0 0 1 0 (4.51) Trong ñoù K laø soá kí hieäu döõ lieäu QPSK trong khoái maõ hoùa keânh sn(k;bn) k=0,1,…,K-1 laø soá kí hieäu QPSK cuûa ngöôøi duøng thöù N ñöôïc phaùt bôûi boä maõ hoùa keânh töông öùng cho chuoãi bit nguoàn töông öùng. Sau khi ñöôïc giaûi tröïc giao, giaûi traûi phoå, laáy tích phaân thì tín hieäu ôû boä thu cuûa MS thöù N laø ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )kIkZkhkGbkskr iiiNNNdi ++= ; (4.52) i = 0,1,…,L-1 vaø k = 0,1,…,K-1 Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 91 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi trong ñoù Zi(k) vaø Ii(k) laàn löôït laø thaønh phaàn can nhieãu lieân oâ vaø can nhieãu ña ñöôøng. Giaû söû toång 2 can nhieãu naøy coù giaù trò trung bình baèng 0 vaø phöông sai laø . 22 iσ Laáy log xaùc suaát ñieàu kieän ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ){ } CkrkhkGbks eL K k L i i d iiNNN K k L i krkhkGbkskr i b i d iiNNN d i N +ℜ= = ∑∑ ∏∏ − = − = − = − = −−∆ 1 0 1 0 2 ** 1 0 1 0 2/~; 2 ~; 2 1log 22* σ πσ σ (4.53) C laø thaønh phaàn khoâng aûnh höôûng ñeán quaù trình maõ hoùa Tín hieäu ñieàu cheá goàm phaàn thöïc vaø aûo ( ) ( ) ( )NQNNINNN bkjsbksbks ~;~;~; ,, +≡ (4.54) Heä soá tích luõy ( ) ( ) ( ) ( )[ ]∑− = ∆ += 1 0 ,,~ ~;~; K k QNQNININb kXbkskXbksD N (4.55) XI(k) vaø XQ(k) laø 2 nhaùnh ñaàu vaøo boä maõ hoùa Ta coù ( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℑ= ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℜ= ∑ ∑ − = − = 1 0 * 1 0 * L i d iiN opt Q L i d iiN opt I krkhkAGkX krkhkAGkX (4.56) A laø haèng soá döông töï do. Maët khaùc heä soá öôùc löôïng keânh coù theå gaàn ñuùng: ( ) ( )khGkh ii 0ˆ ≈ Do ñoù ta coù ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧ ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℑ≈⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℑ= ⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℜ≈⎭⎬ ⎫ ⎩⎨ ⎧ℜ= ∑∑ ∑∑ − = − = − = − = 1 0 * 0 1 0 * 1 0 * 0 1 0 * ˆˆ ˆˆ L i d ii L i d iiQ L i d ii L i d iiI krkhGkrkhkX krkhGkrkhkX (4.57) So saùnh (4.56) vaø (4.57) ta thaáy boä giaûi maõ truyeàn thoáng vaø boä giaûi maõ Viterbi/turbo khaùc nhau khi toái öu. Heä soá truyeàn GN(k) thay ñoåi theo cô caáu ñieàu khieån coâng suaát nhanh höôùng xuoáng trong suoát quaù trình vaän chuyeån luoàng kí töï trong khoái maõ hoùa. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 92 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Chöông V. KEÁT LUAÄN VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI 1. Keát luaän Töø ñeà taøi nghieân cöùu treân phaàn naøo cho ta thaáy taàm quan troïng cuûa vieäc ñieàu khieån coâng suaát trong caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng CDMA. Trong heä thoáng maø ñeà taøi nghieân cöùu laø DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi thì ñieàu khieån coâng suaát goàm 4 phöông phaùp. Moãi phöông phaùp ñeàu coù nhöõng öu nhöôïc ñieåm khaùc nhau. Ví duï nhö ôû thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát voøng môû coù öu ñieåm laø nhanh nhöng nhöôïc laø coù söï suy giaûm vaø suy hao ñöôøng truyeàn treân keânh hoa tieâu khaùc so vôùi treân keânh höôùng leân vì coù söï khaùc nhau veà taàn soá soùng mang RF vaø söï di chuyeån cuûa di ñoäng neân phaûi ñieàu khieån coâng suaát cho tín hieäu hoa tieâu vaø tín hieäu töùc laø khaùc nhau vaø khoâng hieäu quaû trong vieäc choáng laïi fading ña ñöôøng vì noù phaûi ñieàu khieån coâng suaát nhanh höôùng leân Coøn ôû ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng coù öu ñieåm laø khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa ñieàu khieån coâng suaát voøng môû nhöng laïi coù ñoä treã truyeàn. Ôû thuaät toaùn öôùc löôïng keânh laø daïng ñôn giaûn cuûa thuaät toaùn ñieàu khieån voøng ñoùng neân coù nhöôïc gioáng ôû ñieàu khieån voøng ñoùng nhöng coù öu ñieåm hôn ñieàu khieån voøng môû vì coù hieäu quaû hôn trong vieäc ñaùnh daáu keânh fading chaäm. Rieâng thuaät toaùn keát hôïp giöõa öôùc löôïng keânh vaø ñieàu khieån coâng suaát voøng ñoùng laø coù hieäu quaû hôn heát vì noù khaéc phuïc ñöôïc nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa töøng phöông phaùp. Tuy nhieân phöông phaùp naøy cuõng coù haïn cheá laø neáu keânh fading thay ñoåi nhanh thì öôùc löôïng keânh trôû neân khoâng chính xaùc maø coøn gaây can nhieãu lôùn. Trong thöïc teá, caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng toå ong CDMA ñeàu coù nhöõng thuaät toaùn keát hôïp töø caùc thuaät toaùn rieâng leû. Trong ñeà taøi cuõng nghieân cöùu moät thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát môùi cho heä thoáng CDMA ña phöông tieän. Trong thuaät toaùn naøy nhôø söû duïng heä soá taêng cöôøng vi neân vieäc tính toaùn coâng suaát nhanh hôn vaø chính xaùc hôn. Ñaëc bieät laø trong tröôøng hôïp keânh fading maïnh thì heä thoáng coù theå döïa vaøo vi ñeå quyeát ñònh cho MS truy nhaäp hay khoâng? Vieäc toái öu caùc thoâng soá ñieàu khieån coâng suaát cuõng caàn thieát nhaèm toái öu thuaät toaùn cuõng nhö ñaït ñöôïc giaù trò coâng suaát vaø hieäu suaát heä thoáng toát nhaát. Ñoái vôùi ñieàu khieån coâng suaát höôùng xuoáng töông ñoái deã daøng vaø khoâng quan troïng baèng höôùng leân. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 93 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi 2. Moái lieân heä giöõa ñieàu khieån coâng suaát vaø dung löôïng cuûa heä thoáng CDMA 2.1. Moái lieân heä ôû höôùng xuoáng 2.1.1. Dung löôïng khi khoâng coù ñieàu khieån coâng suaát Tyû soá C/I thu ôû voâ tuyeán lieân quan chaët cheõ ñeán tyû soá Eb/N0 ôû baêng taàn cô sôû nhö sau : ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ W R N E I C bb 0 (5.1) W : ñoä roäng baêng taàn cuûa moät keânh voâ tuyeán. Rb : toác ñoä bit ôû xöû lyù baêng goác. Ta coù keát quaû tính toaùn dung löôïng heä thoáng nhö sau: )/( /NE 1 3123.3 1 0b cellchannel R WM b = (5.2) 2.1.2. Dung löôïng khi coù ñieàu khieån coâng suaát ⎥⎥ ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢⎢ ⎣ ⎡ + ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +++ = + 1 1. 22 23123.3 1 3 2 0 I C R r m m m M m (5.3) Roõ raøng, dung löôïng khi coù söï ñieàu chænh laïi coâng suaát ôû gaàn BTS coù giaûm ñi moät chuùt so vôùi khi khoâng coù söï ñieàu chænh laïi naøy. 2.2. Moái lieân heä ôû ñöôøng leân cuûa heä thoáng CDMA khi coù ñieàu khieån coâng suaát ÔÛ ñöôøng leân, nhieãu giao thoa giöõa nhöõng ngöôøi söû duïng aûnh höôûng raát lôùn khoâng theå boû qua. Chính vì ñieàu naøy maø ñieàu khieån coâng suaát höôùng leân laø baét buoäc ñeå giaûm nhieãu. Neáu sô ñoà ñieàu khieån coâng suaát laø lyù töôûng thì taát caû caùc tín hieäu thu ñöôïc ôû traïm goác töø caùc MS trong oâ seõ nhö nhau. ÔÛ sô ñoà naøy, coâng suaát phaùt ñi töø moät traïm di ñoäng j phaûi ñöôïc ñieàu chænh tuøy theo khoaûng caùch rj cuûa noù ñeán traïm goác nhö sau : α ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= R r PP jRj (5.4) Pj : laø coâng suaát phaùt cuûa MS j. rj : laø khoaûng caùch töø MS ñeán BTS. R : laø baùn kính oâ. α : phuï thuoäc vaøo ñaëc tính suy hao cuûa ñöôøng truyeàn, thöôøng α = 4. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 94 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Neáu boû qua nhieãu giao thoa töø caùc oâ laân caän, tyû soá C/I thu ñöôïc ôû BTS nhö sau : ( ) ( ) 1 1 ./ ./ 1 1 44 44 −== ∑− − − MrRrP rRrP I C M jjR jjR (5.5) Suy ra 11 += IC M (5.6) Khi so vôùi (5.3) ta thaáy dung löôïng ñöôøng leân lôùn hôn raát nhieàu so vôùi ñöôøng xuoáng. Kieåu oâ Ñieàu khieån coâng suaát Toác ñoä caäp nhaät (taàn soá) Toác ñoä di chuyeån Dung löôïng Ñôn oâ Khoâng - 60 33 Coù 800 Hz 60 30 60 84 2 KHz 60 30 97 116 Ña oâ Khoâng - 60 23 Coù 800 Hz 60 30 39 51 2 KHz 60 30 60 70 Baûng 5.1. So saùnh dung löôïng heä thoáng vôùi ñieàu khieån coâng suaát trong DS- CDMA vôùi fading Rayleigh phaúng Kieåu oâ Ñieàu khieån coâng suaát Toác ñoä caäp nhaät (taàn soá) Toác ñoä di chuyeån Dung löôïng Ñôn oâ Khoâng - 60 75 Coù 800 Hz 120 60 30 96 103 104 2 KHz 240 120 60 105 113 114 Ña oâ Khoâng - 60 46 Coù 800 Hz 60 59 Baûng 5.2. So saùnh dung löôïng heä thoáng vôùi ñieàu khieån coâng suaát trong DS- CDMA vôùi fading Rayleigh phaúng cho Lp = Lr = 3 vaø µ = 0.2 Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 95 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi 3. Xu höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi Sau ñaây ta xem xeùt toång quaùt veà heä thoáng 4G vaø so saùnh noù vôùi heä thoáng 3G ñeå thaáy ñöôïc söï phaùt trieån cuûa noù. 3.1. Ñaëc tính cuûa heä thoáng 4G Toác ñoä cao: heä thoáng ñaït toác ñoä ñænh lôùn hôn 100 Mb/s ôû traïng thaùi tónh vaø trung bình 20 Mb/s ôû traïng thaùi ñoäng (di chuyeån) Dung löôïng heä thoáng cao: toái thieåu gaáp 10 laàn heä thoáng 3G. Vì toác ñoä taûi moät file 10 Mbyte trong 1 giaây coøn ôû 3G laø 200 giaây. Chuyeån giao nhanh qua nhieàu maïng: maïng khoâng daây 4G hoã trôï löu ñoäng toaøn caàu qua nhieàu maïng voâ tuyeán vaø di ñoäng. Hoã trôï ña dòch vuï: 4G hoã trôï nhieàu dòch vuï vôùi toác ñoä cao vaø giaù thaønh thaáp. 3.2. Phaùt trieån töø 3G leân 4G Hình 5.1. Sô ñoà höôùng phaùt trieån caùc heä thoáng thoâng tin di ñoäng Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 96 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi Hình 5.2. Sô ñoà maïng loõi 4G Hình 5.4. Moâ hình söï hoäi tuï caùc maïng thaønh 4G Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 97 Ñeà taøi: Ñieàu khieån coâng suaát trong heä thoáng TTDÑ DS-CDMA ña phöông tieän höôùng goùi 3.2. So saùnh 3G vaø 4G 3G 4G Töông thích Vôùi 2G Caûi tieán dung löôïng 3G Kieåu chuyeån maïch Keânh vaø goùi Goùi (tín hieäu laø soá hoaøn toaøn) Caáu truùc maïng Teá baøo Tích hôïp LAN vaø maïng baêng roäng Baêng taàn 1800-2400 MHz 2-8 GHz Kó thuaät truy nhaäp W-CDMA, 1xRTT, Edge OFDM vaø MC-CDMA Ñoä roäng baêng taàn 5-20 MHz Hôn 100 MHz Toác ñoä döõ lieäu 384 Kb/s ñeán 2 Mb/s 20 ñeán 100 Mb/s Qua phaàn nghieân cöùu ta thaáy taàm quan troïng cuûa ñieàu khieån coâng suaát. Nhöõng heä thoáng CDMA töø theá heä 2G, 2.5G, 3G ñeàu coù ñieàu khieån coâng suaát. Theo thôøi gian caùc thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ngaøy caøng ñöôïc caûi thieän cuõng nhö toái öu daàn. Vì theá, em tin chaéc raèng trong töông lai seõ coù ñöôïc moät thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát toái öu hôn vaø caûi thieän hôn. Ñieån hình nhö trong heä thoáng di ñoäng CDMA theá heä 4G, chaéc chaén laø trong heä thoáng naøy cuõng coù ñieàu khieån coâng suaát. Neáu coù thôøi gian, em seõ tieáp tuïc nghieân cöùu veà caùc thuaät toaùn ñieàu khieån coâng suaát ñöôïc duøng trong heä thoáng 4G. Chöông I: Toång quan veà heä thoáng thoâng tin di ñoäng DS-CDMA 98

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfĐiều khiển công suất trong hệ thống TTDĐ DS-CDMA đa phương tiện hướng gói.pdf